專利名稱：一種水性室溫交聯丙烯酸乳液及其制備方法
技術領域：
本發明涉及高聚物乳液聚合技術領域，具體涉及一種單組分水性成膜物 質及其制備方法。
背景技術：
目前現有技術，現在市場上應用的成膜物質主要分為有機溶劑型、粉末 型和水性的三大類，有機溶劑型主要是以純苯、甲苯、二甲苯、溶劑汽油、 酯、酮類作溶劑。這類溶劑型成膜物質使用了大量的有機溶劑，消耗了大量 的不可再生的石油資源，成本高，易燃易爆，生產運輸使用極不安全，還會 引起嚴重的環境污染。但它具有干燥速度快，綜合性能好，目前仍廣泛使用。 粉末型成膜物質不含溶劑，沒有揮發成分，百分之面成膜，不消耗寶貴 的有機溶劑資源，不造成環境污染，但其使用需特殊的設備工藝，應用受到 一定的限制。
水性成膜物質是目前大力開發的產品，這類成膜物質的重要特點以水為 溶劑，不使用和水泵寶貴的石油資源，不污染環境，不引起火災，安全、環 保。
目前市場的水性成膜物質主要存在以下缺點
1、 產品綜合性能與溶劑相比較差，尤其是耐磨、耐刮、耐水性能和光澤 都存在一定差距。
2、 產品加入交聯劑硬度，耐磨、耐刮性能可改善，但是雙組分，只能于應用時加入，據CN1405250,該專利加入交聯劑的混合物，保持期為5天。
發明內容
本發明的目的是提供一種水性室溫交聯丙烯酸乳液，它具有極佳的耐 水性，耐化學品性、耐溫性、產品保質期可達半年。
本發明是這樣實現的 一種水性室溫交聯丙烯酸乳液，其特殊之處在于 以重量百分比計，由以下成份組成
曱基丙烯酸甲酯10-40苯乙烯0-40
曱基丙烯酸0-3丙烯酸0. 5-1. 5
N-羥基丙烯酰胺0. 5-2曱基丙烯酸羥乙酯1-3
曱基丙烯酸丁酯1-23乳化劑l-3
引發劑0. 3-1碳酸氬鈉0. 1-0. 5
中和劑3-9水30-60
抑制穩定劑0. 1-1交聯劑0. 05-2。
所述的水性室溫交聯丙烯酸乳液，其特殊之處在于所述甲基丙烯酯曱 酯其用量中的一部分，可由苯乙烯取代或直接由苯乙烯取代。
所述的水性室溫交聯丙烯酸乳液，其特殊之處在于所述乳化劑由陰離 子乳化劑和非離子乳化劑復配而成；陰離子乳化劑為十二烷基苯硫酸鈉，十 二烷基硫酸鈉，十二烷基二苯醚二硫酸鈉，乙氧基醇硫棋琥珀酸二鈉中的一 種或二種以上的混合物；非離子乳化劑為壬基酚聚氧乙烯醚，辛基酚聚氮乙
烯醚的一種或二種的混合物；
陰離型乳化劑和非離子型乳化劑重量復配比為2: 1~1: 2。
所述水性室溫交聯丙烯酸乳液，其特殊之處在于所述引發劑為過氧化苯曱酰、過氧化銨或過硫酸鉀中， 一種或二種以上組合物。。
所述水性室溫交聯丙烯酸乳液，其特殊之處在于所述交聯劑為曱基氮 丙啶。
所述水性室溫交聯丙烯酸乳液，其特殊之處在于所述中和劑為無機胺 和有機胺的組合物，無機胺為氨水，有機胺為一乙醇胺、二乙醇胺，它們之間 的復配比為1: 0.2: 0.1~1: 0.5: 0.3。
所述水性室溫交聯丙烯酸乳液，其特殊之處在于所述抑制穩定劑為十 八烷基三甲基氮化銨。
一種水性室溫交聯丙烯酸乳液的制備方法，其特殊之處在于包括如下
(一) 稱取配方中乳化劑總量0-30°/。的乳化劑和占水總重0~5%的水，置 于預乳化釜中，攪拌；稱取占單體總重0-30%的曱基丙烯酸曱酯、苯乙烯、曱 基丙烯酸、丙烯酸、N-羥基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羥乙酯、曱基丙烯酸丁酯， 緩慢加入預乳化釜中進行預乳化，乳化時間30~60min,備用；
(二) 稱取配方中占乳化劑總量80~ 100%的乳化劑和占水總重15 ~ 30%的 水，單體總重量70~100%的曱基丙烯酸甲酯、苯乙烯、曱基丙烯酸、丙烯酸、 N-羥基丙烯酰胺、曱基丙烯酸羥乙酯、曱基丙烯酸丁酯，緩慢加入預乳化釜 中進行預乳化，乳化時間30~60min，備用；
(三) 在反應釜中，加入配方中占水總重量40-50%的水和配方量的碳酸氫 鈉，占引發劑總量30-40%的引發劑作為釜液，攪拌的同時升高反應溫度至 70-85C;
(四) 釜液攪拌30min后，加入步驟(一)預乳化好的種子單體，然后在70 85"C內保溫至蘭光出現。
(五)保溫半小時后，將占引發劑總量40-50%的引發劑溶于占水量 20-30%的水中，與步驟(二)準備好的預乳化單體分別置于高位槽中同時滴 加，滴加時間為3-4h,然后70-851C保溫1小時，降溫至35t)以下，用中和 劑調PH值于7. 5-8. 5范圍，把抑制穩定劑加入攪拌10-20分鐘，然后把丙烯 亞胺衍生物加入，得單組分室溫交聯聚合物，即水性室溫交聯乳液。
所述水性室溫交聯丙烯酸乳液，其特征之處在于，交聯劑與丙烯酸乳液 混合成單組份，保持期可達半年。
所述水性室溫交聯丙烯酸乳液，其特殊之處在于可作為涂料的主要成 膜物質和印刷油墨的連結料。
本發明單組分室溫交聯水性丙烯酸乳液的技術指標如下 外觀乳白色液體 PH值7-8 固含量49-51%
熱烘穩定性501C7天粘度增加< 2秒(旋轉粘度) 與已有技術相比，本發明具有以下特點
乳化劑釆用 一種陰離子乳化劑和一種非離子乳化劑復配，陰離子乳化劑 在堿性溶液中比較穩定，后面配膠時用堿增稠，能使乳液更加穩定；非離乎 乳化劑能改善乳液的凍融性能，且能調節聚合物的粒徑和粒徑分布。聚合時， 這兩種乳化劑分子會交替吸附在乳膠粒的表面，降低乳膠粒子須的電荷密 度，使帶負電荷的自由基更容易進入乳膠粒，在提高了乳液聚合速度的同時， 也減低了總乳化劑的用量，盡量避免乳化劑對復膜膠性能的負面影響；聚合時，引入交聯單體(改性單體)丙烯酸、甲基丙烯酸，N-羥基丙酰 胺與共聚物進行羧基交聯、羥基交聯、酰胺基交聯，使乳液的內聚強度，耐 熱性和耐老化性能明顯提高，同時也提高了乳液的穩定性；
在聚合的后階段，本發明共聚的方式，在乳液粒子上形成一層半包覆的 "硬殼"進一步提高了乳液強度。
更重要一點是，本發明使用了抑制穩定劑，它使水性乳液加入交聯劑在 貯存狀態下常溫中(25'C)保持穩定，保質期達6個月，使水性乳液的綜合
性能極大提高，應用過程也方便好用。
具體實施例方式
以下以具體實例對本發明作進一步說明。 實施例一
一種水性室溫交聯丙烯酸乳液，由以下成份組成以重量百分比計。 甲基丙烯酸曱酯 40
甲基丙烯酸 3 丙烯酸 1.5
N-羥基丙烯酰胺 2 甲基丙烯酸羥乙酯 3
甲基丙烯酸丁酯 12 乳化劑 3
引發劑 1 碳酸氫鈉 0.5 中和劑3水 30
抑制穩定劑 1 交聯劑 2
水性室溫交聯丙烯酸乳液的制備方法，包括以下步驟 (一)稱取 方中乳化劑總量0-30%的乳化劑和占水總重0~ 5%的水，置于 預乳化釜中，攪拌；稱取占單體總重0-30%的曱基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、N-羥基丙烯酰胺、曱基丙烯酸羥乙酯、曱基丙烯酸丁酯， 緩慢加入預乳化釜中進行預乳化，乳化時間30~60min，備用；
(二) 稱取配方中占乳化劑總量80~ 100%的乳化劑和占水總重15 ~ 30%的 水，單體總重量70~100%的曱基丙烯酸甲酯、苯乙烯、曱基丙烯酸、丙烯酸、 N-羥基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羥乙酯、曱基丙烯酸丁酯，緩慢加入預乳化釜 中進行預乳化，乳化時間30~60min,備用；
(三) 在反應釜中，加入配方中占水總重量40-50%的水和配方量的碳酸氫 鈉，占引發劑總量30-40%的引發劑作為釜液，攪拌的同時升高反應溫度至 70-85X:;
(四) 釜液攪拌30min后，加入步驟(一)預乳化好的種子單體，然后在 70 851C內保溫至蘭光出現。
(五)保溫半小時后，將占引發劑總量40-50%的引發劑溶于占水量 20-30%的水中，與步驟(二)準備好的預乳化單體分別置于高位槽中同時滴 加，滴加時間為3-4h,然后70-851C保溫1小時，降溫至35X:以下，用中和 劑調PH值于7. 5-8. 5范圍，把抑制穩定劑加入攪拌10-20分鐘，然后把丙烯 亞胺衍生物加入，得單組分室溫交聯聚合物，即水性室溫交聯乳液。
實施例二
曱基丙烯酸曱酯 10 丙烯酸 0.5
曱基丙烯酸羥乙酯 1
乳化劑 碳酸氳鈉
1
0. 1
苯乙烯 20
N-羥基丙烯酰胺 0. 5
曱基丙烯酸丁酯 1
引發劑 0.3
中和劑 5.45水 60 抑制穩定劑 0.1
交聯劑 0. 05 實施例三
苯乙烯 40 丙烯酸 0.5
N-鞋基丙烯酰胺 0.5 曱基丙烯酸羥乙酯 1
甲基丙烯酸丁酯 23 乳化劑 1
引發劑 0.75 碳酸氫鈉 0.1
中和劑 3 水 30
抑制穩定劑 0.1 交聯劑 0.05。
實施例四
甲基丙烯酸甲酯 10 苯乙烯 23
甲基丙烯酸 1 丙烯酸 0.6
N-羥基丙烯酰胺 0.5 甲基丙烯酸羥乙酯 2
曱基丙烯酸丁酯 1 乳化劑 2
引發劑 0.3 碳酸氫鈉 0.2
中和劑 9 水 60
抑制穩定劑 0.1 交聯劑 0.3。
權利要求
1、一種水性室溫交聯丙烯酸乳液，其特征在于以重量百分比計，由以下成份組成甲基丙烯酸甲酯10-40 苯乙烯 0-40甲基丙烯酸0-3丙烯酸 0.5-1.5N-羥基丙烯酰胺0.5-2 甲基丙烯酸羥乙酯 1-3甲基丙烯酸丁酯1-23 乳化劑 1-3引發劑0.3-1 碳酸氫鈉 0.1-0.5中和劑3-9水 30-60抑制穩定劑0.1-1 交聯劑 0.05-2。
2、根據權利要求l所述的水性室溫交聯丙烯酸乳液，其特征在于所述曱基丙烯酯曱酯其用量中的一部分，可由苯乙烯取代或直接由苯乙烯取代。
3、 根據權利要求1所述的水性室溫交聯丙烯酸乳液，其特征在于所述 乳化劑由陰離子乳化劑和非離子乳化劑復配而成；陰離子乳化劑為十二烷基 笨琉酸鈉，十二烷基硫酸鈉，十二烷基二苯醚二硫酸鈉，乙氧基醇硫棋琥珀 酸二鈉中的一種或二種以上的混合物；非離子乳化劑為壬基酚聚氧乙烯醚， 辛基酚聚氮乙烯醚的 一種或二種的混合物；陰離型乳化劑和非離子型乳化劑重量復配比為2: 1~1: 2。
4、 根據權利要求1所述水性室溫交聯丙烯酸乳液，其特征在于所述引 發劑為過氧化苯甲酰、過氧化銨或過硫酸鉀中， 一種或二種以上組合物。。
5、 根據權利要求1所述水性室溫交聯丙烯酸乳液，其特征在于所述交 聯劑為甲基氮丙啶。
6、 根據權利要求1所述水性室溫交聯丙烯酸乳液，其特征在于所述中 和劑為無機胺和有機胺的組合物，無機胺為氨水，有機胺為一乙醇胺、二乙醇 胺，它們之間的復配比為l: 0.2: 0.1~1: 0.5: 0.3。
7、 根據權利要求1所述水性室溫交聯丙烯酸乳液，其特征在于所述抑 制穩定劑為十八烷基三曱基氮化銨。
8、 一種如權利要求1所述水性室溫交聯丙烯酸乳液的制備方法，其特征 在于包括如下步驟(一) 稱取配方中乳化劑總量0-30%的乳化劑和占水總重0~5%的水，置 于預乳化釜中，攪拌；稱取占單體總重0-30%的甲基丙烯酸曱酯、苯乙烯、甲 基丙烯酸、丙烯酸、N-羥基丙烯酰胺、甲基丙烯酸鞋乙酯、甲基丙烯酸丁酯， 緩'llia入預乳化釜中進行預乳化，乳化時間30~60min，備用；(二) 稱取配方中占乳化劑總量80~ 100%的乳化劑和占水總重15 ~ 30%的 水，單體總重量70~100%的曱基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、 N-羥基丙烯酰胺、曱基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸丁酯，緩慢加入預乳化釜 中進行預乳化，乳化時間30~60min，備用；(三) 在反應釜中，加入配方中占水總重量40-50%的水和配方量的碳酸氬 鈉，占引發劑總量30-40%的引發劑作為釜液，攪拌的同時升高反應溫度至 70-85"C;(四) 釜液攪拌30min后，加入步驟(一)預乳化好的種子單體，然后在 70 ~ 85"C內保溫至蘭光出現。(五) 保溫半小時后，將占引發劑總量40-50%的引發劑溶于占水量 20-30%的水中，與步驟(二)準備好的預乳化單體分別置于高位槽中同時滴加，滴加時間為3-4h,然后70-85"C保溫1小時，降溫至35"C以下，用中和 劑調PH值于7.5-8. 5范圍，把抑制穩定劑加入攪拌10-20分鐘，然后把丙烯 亞胺衍生物加入，得單組分室溫交聯聚合物，即水性室溫交聯乳液。
9、 根據權利要求1所述水性室溫交聯丙烯酸乳液，其特征在于交聯劑 與丙烯酸乳液混合成單組份，且保持期可達半年。
10、 根據權利要求1所述水性室溫交聯丙烯酸乳液，其特征在于可作 為涂料的主要成膜物質和印刷油墨的連結料。
全文摘要
一種水性室溫交聯丙烯酸乳液及其制備方法，水性室溫交聯丙烯酸乳液以重量百分比計，由以下成份組成甲基丙烯酸甲酯10-40；苯乙烯0-40；甲基丙烯酸0-3；丙烯酸0.5-1.5；N-羥基丙烯酰胺0.5-2；甲基丙烯酸羥乙酯1-3；甲基丙烯酸丁酯1-23；乳化劑1-3；引發劑0.3-1；碳酸氫鈉0.1-0.5；中和劑3-9；水30-60；抑制穩定劑0.1-1；交聯劑0.05-2。聚合時，引入交聯單體(改性單體)丙烯酸、甲基丙烯酸，N-羥基丙酰胺與共聚物進行羧基交聯、羥基交聯、酰胺基交聯，使乳液的內聚強度，耐熱性和耐老化性能明顯提高，同時也提高了乳液的穩定性；使用了抑制穩定劑，保存期長。
文檔編號C09D125/14GK101597355SQ20091003980
公開日2009年12月9日 申請日期2009年5月27日 優先權日2009年5月27日
發明者彭文表 申請人:彭文表